JPS63210293A - 電鋳金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、虹模様が生じるような微細な凹凸模様が合成
樹脂成形面に形成された電鋳金型の製造方法に関する。

（従来の技術） 電鋳金型は、母型の表面に形成された模様の再現性が良
好なため、精密な写実性が要求される各種の成形用金型
として利用されている。

通常、母型として合成樹脂やガラス等の非金属材又は金
属材が使用されるが、非金属材によって製作された母型
を用いる場合、電鋳金型は次のようにして製造されてい
る。

すなわち、母型表面に導電膜を形成し、該導電膜に電鋳
層を一体的に形成した後、母型から電鋳層を導電膜ごと
分離することにより所期の電鋳金型が製造されている。

近年、レーザー加工技術の進歩に伴って、サブミクロン
オーダーの凹凸模様が板状原型にレーザーカッティング
された平板状母型が製作されるに及んで、光デイスク成
形用の精密電鋳金型の製造が可能となった。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、レーザーカッティングを行うには相当高
価な設備を必要とし、母型表面の模様の形成に容易に適
用できるという訳にはいかない。

また、レーザーカッティングは、実用的には平面に対す
る模様の形成に止まり、曲面への適用は技術的にほとん
ど不可能な状況にある。

母型の表面に虹模様等の微細な凹凸模様が容易に形成す
ることができれば、通常の電鋳金型の製造手段で、かか
る模様を忠実に写し取った成形金型を製造することがで
き、従来にない美的模様を一般の成形品に付与できるこ
とになり、成形品の経済的価値を著しく向上させること
ができる。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、電鋳金型
の製造において、母型表面にその形状を問わず、微細な
凹凸模様を容易に形成することができる手段を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために講じられた本発明の特徴とす
るところは、原型として原型本体表面に熱可塑性塗膜が
形成されたものを使用し、該塗膜に微細な凹凸模様が形
成された合成樹脂フィルムを加熱して加圧し、原型表面
に前記フィルムの凹凸模様をエンボス加工して母型を製
作する点にある。

（作　用） 本発明においては、原型として原型本体表面に熱可塑性
塗膜が形成されているので、原型本体の表面性状ないし
表面欠陥の有無に拘らず、表面性状の良好な原型を使用
することができる。また、前記塗膜の性状を選定するだ
けで、原型表面に所期の性状を付与することができる。

また、微細な凹凸模様が形成された合成樹脂フィルムは
、加熱されて、原型の表面層を構成する前記熱可塑性塗
膜に加圧されるので、前記フィルムは原型の表面形状に
沿うと共に前記塗膜を軟化させ、フィルム面の微細凹凸
模様を軟化した塗膜にエンボス加工することができる。

そして、凹凸模様が形成された部分を除く他の部分すな
わち基地部分は、塗膜の性状がそのまま表出した状態と
なる。

（実施例） 以下、円筒状キャンプの外表面成形用の電鋳金型の製造
実施例について説明する。

第１図は、本実施例に係る電鋳金型の母型１ａを示して
おり、その上面並びに外周面に微細な凹凸模様２によっ
て構成された菱形模様３ａ、　３ｂが形成されている。

前記母型１ａは、第２図Ｆ１１、（２）に示した円筒状
の原型４の上面並びに外周面に前記菱形模様３ａ、　３
ｂが形成されたものである。

前記原型４は、原型本体４ａとその外表面に塗着形成さ
れた熱可塑性塗膜４ｂとで構成されている。

前記原型本体４ａは、凹凸模様２の形成層として前記塗
膜４ｂが外表面に形成されているため、合成樹脂や金属
材料等のいかなる材料でも使用可能である。

原型本体４ａの上面は曲率半径の大きな球面形状となっ
ており、上面と外周面との角部も丸味をもった曲面で形
成されている。この様な原型本体４ａは、通常の手段、
例えばｉａ械加工や成形加工によって容易に成形される
。

原型本体４ａとして合成樹脂成形品を使用する場合、成
形品の表面にはひけ、フローマーク、ウェルドライン等
の表面欠陥が生し易いが、本発明の場合、原型本体４ａ
の表面に前記塗膜４ｂを形成するので、これらの欠陥の
有無は母型１ａの模様部分および基地部分の性状に何ら
影響を与えない。原型本体４ａとして金属材料を用いる
場合も同様に表面あらさを高精度に仕上げる必要はない
。

前記熱可塑性塗膜４ｂを形成する塗料としては、塗膜形
成主要素が油性系；ニトロセルロース系、アセチルセル
ロース系等の繊維素誘導体系；アクリル系、ビニル系、
ポリエステル系、ポリブタジェン系等の合成樹脂系；水
系のものを適宜使用することができ、必要とされる母型
の基地部分表面の性状により、つや出し剤を添加したク
リア塗料やつや消し剤を添加したマント塗料を使用する
ことができる。クリア塗料を使用すれば、母型の基地部
分表面は鏡面となり、マント塗料を使用すれば、つや消
し地ないし梨子地に形成することができる。

塗膜４ｂの厚さは、１〜１００μｍ程度、通常は３〜３
０μｍ程度に形成される。形成手段としては、スプレー
法、ディッピング法、フローコート法、静電塗装法等の
適宜の塗着手段が適用される。

かかる原型４の上面および外周面を構成する曲面に、前
記菱形模様３ａ、　３ｂを形成するには、第３図に示し
たように、微細な凹凸模様２′が形成された合成樹脂製
のプリズムフィルム５を加熱すると共に原型４の表面に
加圧することによって、原型４の表面層すなわち塗膜４
ｂがエンボス加工される。

前記プリズムフィルム５は、厚さが数１０μｍの合成樹
脂フィルムの表面に、虹模様が見えるようなプリズム効
果を有する微細な凹凸模様２′が形成されたものである
。フィルムを形成する合成樹脂としては、例えばＰＥＴ
（ポリエチレンテレフタレート）のような耐熱性の良好
なものが好適であり、通常、塗膜４ｂの材質よりも耐熱
性の優れたものを選択する。プリズム効果は、深さ１μ
ｍ以下の凹部を数μｍの間隔で形成すれば容易に得られ
る。

尚、このようなプリズムフィルムは、光ディスクと同様
のプロセスで製造され、種々の微細な凹凸模様が形成さ
れたフィルムが市場に供給されており、容易に入手する
ことができる。

原型４の上面に微細な凹凸模様２で構成された菱形模様
３ａを形成するには、第４図（１１に示したホントスタ
ンパ６ａを前記プリズムフィルム５を介して原型４の上
面に押し付ければよい。この際、プリズムフィルム５の
凹凸模様面を原型４の表面側にすることは勿論である。

ホットスタンパ６ａは、熱板７に菱形のゴム型９ａが貼
着されており、ゴム型９ａのゴム硬度および肉厚を適宜
選択することにより、任意曲面に対して適用可能となる
。通常、ゴム硬度は６０〜９０度の間に設定すれば充分
である。

ホットスタンパ６ａの加熱、加圧条件は、塗膜４ｂやプ
リズムフィルム５の種類により適宜決定されるが、プリ
ズムフィルム５が曲面に沿い、かつ加熱されたプリズム
フィルム５の加圧によって原型４表面が軟化するような
条件を選定する。

ホットスタンパ６ａをプリズムフィルム５を介して原型
４に押し付けると、プリズムフィルム５は変形可能な状
態とされるので、原型４の表面を構成する曲面に沿って
変形すると共に、原型４の表面を形成する塗膜４ｂを軟
化させ、フィルムに形成された微細な凹凸模様２′を、
軟化した塗膜４ｂにエンボス加工することができる。

第４図（２）のローラ状ホットスタンパ６ｂは、原型４
の外周面に菱形模様３ｂを形成するためのものであり、
熱ローラ８の外周面に菱形のゴム型９ｂが適宜数貼着さ
れている。ゴム型９ｂの硬度、厚さは、同図（１ンの場
合と同様に考えることができる。

原型４の外周面に微細な凹凸模様で構成された菱形模様
３ｂを形成するには、原型４を回転治具にセットし、ロ
ーラ状ホットスタンパ６ｂを回転させながら、プリズム
フィルム５を介して、原型４の外周面をゴム型９ｂに押
し付ければよい。

以上の説明は、原型４の表面に微細な凹凸模様２で構成
された菱形模様３ａ、　３ｂを形成する場合について述
べたが、ホントスタンパ６ａ、　６ｂに貼着されるゴム
型９ａ、　９ｂの形状を適宜選択することによって任意
に模様を形成することができる。また、ホットスタンパ
９ａ、　９ｂの加圧面の全面に板状ゴム型を設けること
により、原型４の全表面にプリズムフィルム５の微細な
凹凸模様２′をエンボス加工することができる。この場
合、特に、ゴム型の弾性変形によって、上面と外周面と
の角部曲面も容易に凹凸模様がエンボス加工される。尚
、ゴム型は図示例のようにそれ自体を模様形状とする必
要はなく、通常のゴム印のように、基板上に模様部を曲
設させるようにしてもよい。

また、第５図に示すように、微細な凹凸模様２の上に任
意の模様（図示例ではＨ文字）を印刷して、微細な凹凸
模様２を背景として任意の印刷模様１０を浮び上がらせ
た母型１ｂを容易に製作することができる。

以上のようにして製作された母型１ａ、　ｌｂは、その
外周面に導電膜が形成される。該導電膜は、真空蒸着、
スパッタ、イオンブレーティング、無電解メッキ、銀鏡
反応等によって形成され、その膜厚は、０．１〜１０μ
ｍ程度である。導電膜の材質は、通常後述する電鋳層と
同材質のものが選定される。

導電膜の形成後、すみやかに電解メッキ治具に取り付け
て電鋳を開始し、導電膜に電鋳層を一体的に形成する。

電鋳層の厚さは、３〜１５ｍｍ程度でよい。電鋳層を形
成する金属としては、通常の電鋳に用いられるものが適
用でき、例えば、Ｎｉ、　Ｃｒが硬度、防食性に優れて
好ましいが、用途によっては、Ｃｕ、　Ｆｅでも使用可
能である。

電鋳完了後、母型から導電膜に一体的に形成された電鋳
層を導電膜ごと分離し、外形を加工して電鋳金型を得る
。

通常、電鋳金型は保持金枠に嵌着された後、成形金型に
装着され、樹脂成形に供される。

ところで、前記母型１ａ、　ｌｂの製作に際して、塗膜
４ｂをクリア塗料で形成した原型４を用いると、母型の
基地部分表面は鏡面となる。かかる母型によって形成さ
れた電鋳金型を用いて樹脂成形を行うと、成形品の基地
部分は鏡面に成形され、後に適宜の金属蒸着を施すこと
により、良好な輝きが得られる。

また、塗膜４ｂをマント塗料で形成した場合では、成形
品の基地部分がつや消し面として成形され、後に蒸着を
施すと、マント感のある基地部分に模様部分が虹模様の
輝きを伴って浮かび上がった状態となる。

叙上の説明は、円筒状キャンプの外表面成形用の電鋳金
型の製造実施例について述べたが、内表面成形用の電鋳
金型も同様にして製造することができる。すなわち、原
型本体の凹部内面に熱可塑性塗膜を形成しておき、該塗
膜に微細な凹凸模様をプリズムフィルム５によってエン
ボス加工して母型を製作し、微細な凹凸模様が形成され
た母型の凹部内表面に導電膜を形成した後、該導電膜に
電鋳層を形成すればよい。この際、原型の凹部内面は、
球面のような三次元曲面で形成してもよいことは勿論で
ある。尚、成形品の内表面に微細な凹凸模様が成形され
る場合、通常、成形品は透明乃至半透明樹脂によって成
形される。

次に、第１図に示した母型１ａを用いた電鋳金型の具体
的な製造実施例について説明する。

＋１１　　直径４２ｍｍのＡＢＳ製原製本型本体４ａ性
系塗料（商品名ＡＳ８７・東洋工業製）をスプレーコー
ト法により約１０μｍ塗布した後、６０℃で１時間乾燥
して熱可塑性塗膜４ｂを形成した。このようにして製作
された原型４の上面に第４図ｉｌ＋のホントスタンパ６
ａを、ＰＥＴ製のプリズムフィルム５を介して１８０℃
、０．８秒の条件で押し付け、微細な凹凸模様２で構成
された菱形模様３ａをエンボス加工した。この際、ホッ
トスタンパ６ａに設けられたゴム型９ａは、厚さ５Ｍ、
硬度８０のシリコンゴム板で形成した。

（２）次に、原型４の凹部を回転治具に固定してローラ
状ホットスタンバ６ｂを回転させながら、プリズムフィ
ルム５を介して、原型４外周面をゴム型９ｂに押し付け
てエンボス加工した。ホットスタンバ６ｂの加工条件は
、１８０℃で１周４．２秒で行った。

（３）　　エンボス加工後、電鋳治具となる銅板に母型
をエポキシ樹脂接着剤によって接着した。

１　？ （４）次に、電鋳治具に接着された母型表面に無電解Ｎ
ｉメッキを施し、０．２〜０．３μＭの導電膜を形成し
た。無電解メッキの実施要領は下記の通りである。

■　脱脂処理 アセトン：水−１：４の脱脂液に浸漬して約１分間超音
波洗浄し、その浅水で洗浄した。

■　センシタイジング処理 脱脂洗浄後、表面に還元力の強い錫イオンを吸着させる
ため、下記の処理液に３０℃で４分間浸漬した。

（処理液） 塩化第１６！４０ｇ／Ｉ２ ３５％塩酸　　　　　　　３５ｍ７！／１蒸留水　　　
　　　　　残部 ■　アクチベイティング処理 センシタイジング処理後、水洗し、無電解メッキの触媒
となる金属を吸着させるため、下記の処理液に３５℃で
４分間浸漬した。

（処理液） 塩化パラジウム　　　　０．３ｇ／ｎ ３５％塩酸２　ｍ　Ａ　／　Ａ 蒸留水　　　　　　　　残部 ■　無電解メッキ処理 アクチベイティング処理後、水洗した後、ＰＨ９に調整
した苛性アルカリ性無電解Ｎｉメッキ浴に３０℃で６分
間浸漬し、後述する電鋳時の通電に耐えるように、０．
２〜０．３μｍのＮｉ導電膜を作成した。

（無電解Ｎｉメッキ浴） 硫酸ニッケル　　　　　２０ｇ／７！ クエン酸ナトリウム　　３０ｇ／Ｉ１ 次亜リン酸ナトリウム　１５ｇ／ｊ！ 水酸化ナトリウム　　　４．　ｇ　／　１蒸留水　　　
　　　　　残部 （５）電鋳を行う必要のない電鋳治具表面を絶縁テープ
やエポキシ樹脂接着剤その他通常のマスキング剤でマス
キングを行った後、Ｎｉ電解メッキによって電鋳を行っ
た。電鋳の要領は下記の通りである。

Ｎｉ導電膜が形成された母型を陰極とし、５０°Ｃに加
熱されたスルファミン酸ニッケル浴に浸漬した。

使用したニッケル浴は下記の通りであり、ＰＨ４，０で
あった。

スルファミン酸ニッケル　４５０ｇ／Ｎ塩化ニッケル　
　　　　　　５　ｇ　／　７！硼酸　　　　　　　　　
　　３５ｇ／／！ピント防止剤　　　　　　　３　ｃｃ
　／　１水　　　　　　　　　　　　残部 電鋳当初は、電鋳層に歪が発生するのを防止するため、
電流密度を０．５Ａ／ｄｍ２に落として７２時間通電後
、被メッキ物の外径を測定しつつ、常時３Ａ／ｄｍ２に
なる様に電流密度を調整して２２０時間保持した。その
結果、約７１ｍ厚の電鋳層が形成された。

尚、メッキ中、被メッキ物は、ビットの発生等を防止す
るために常に浴中で動揺させた。

（６）電鋳終了後、被メッキ物を治具より取外し、導電
膜および該導電膜に一体的に形成された電耐層から母型
を溶剤により溶解除去した。

導電膜が一体形成された電鋳層は、外周面が精整加工さ
れ、所期の模様が内周面に形成された電鋳金型が得られ
た。

（７）該電鋳金型を保持金枠に嵌着し、成形金型内にセ
ントして、射出成形を行ったところ、母型と同様の模様
が形成された成形品が得られた。

該成形品に蒸着を行ない、成形品表面に金属蒸着膜を形
成したところ、菱形模様中の微細凹凸模様の部分に鮮明
な虹模様が視認された。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明の電鋳金型の製造方法は、原
型として原型本体表面に熱可塑性塗膜が形成されたもの
を使用するので、原型本体の材質、表面性状ないし表面
欠陥の有無に拘らず、表面性状の良好な原型を使用する
ことができ、また原型表面に所期の表面性状を容易に付
与することができる。

また、原型に微細な凹凸模様が形成された合成樹脂フィ
ルムを加熱して加圧するので、原型が三次元曲面形状で
あっても、前記フィルムは原型表面に沿って、原型表面
に形成された熱可塑性塗膜に容易に微細な凹凸模様をエ
ンボス加工することができる。

その結果、従来不可能であった虹模様等の微細な凹凸模
様が任意曲面に形成された電鋳金型を容易に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第５図は本発明実施例に係る母型の斜視図
、第２図＋１１および（２）は同実施例に係る原型の斜
視部および断面図、第３図はプリズムフィルムの一例を
示す表面図、第４図はホットスタンパの斜視図である。 Ｉａ、　ｌｂ・・・母型、２．２′・・・微細な凹凸模
様、３ａ、３ｂ・・・菱形模様、４・・・原型、４ａ・
・・原型本体、４ｂ・・・熱可塑性塗膜、５・・・プリ
ズムフィルム。 特　許　出　願　人　　豊田樹脂工業株式会社第　７　
図　　　　　　　　　　　　　　　　　　第　２　図　
（７）フに　４　図　（７）　　　　　　　　第　４　
図ｒ２ノ吠仔・　８ ｂ ９ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９
ｂ第３図 第５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原型の表面に凹凸模様を形成して母型を製作し、
   該母型表面に導電膜を形成し、該導電膜に電鋳層を一体
   的に形成した後、母型から電鋳層を導電膜ごと分離して
   電鋳金型を製造する方法において、 前記原型は原型本体表面に熱可塑性塗膜が形成されてお
   り、該塗膜に微細な凹凸模様２′が形成された合成樹脂
   フィルム５を加熱すると共に加圧し、原型４の表面に凹
   凸模様２′をエンボス加工して母型を製作することを特
   徴とする電鋳金型の製造方法。